1、【考向解读】 1.磁场的产生、磁感应强度的叠加、安培定则、左手定则是磁场的基本知识，在近几年的高考中时有出现，考题以选择题的形式出现，难度不大2.磁场对通电导体棒的作用问题是近几年高考的热点，分析近几年的高考题，该考点的命题规律主要有以下两点：(1)主要考查安培力的计算、安培力方向的判断、安培力作用下的平衡和运动，题型以选择题为主，难度不大(2)与电磁感应相结合，考查力学和电路知识的应用，综合性较强，以计算题形式出现3.带电粒子在磁场中的圆周运动问题是近几年高考的重点，同时也是高考的热点，分析近几年高考试题，该考点的命题规律有以下两个方面：(1)通常与圆周运动规律、几何知识相联系，综合考查应用
2、数学知识处理物理问题的能力，题型为选择题或计算题(2)偶尔也会以选择题的形式考查磁场的性质、洛伦兹力的特点及圆周运动的周期性等问题4.带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动往往会出现临界和极值问题，有时还会出现多解问题，解决这类问题，对考生分析能力、判断能力和综合运用知识的能力要求较高，因此可能成为2016年高考命题点【命题热点突破一】对磁场基本性质的考查1.(多选)无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比如图所示，两根相距L的无限长直导线分别通有电流I和3I.在两导线的连线上有a、b、c三点，a点为两根直导线连线的中点，b、c两点距导线的
3、距离均为L.下列说法正确的是()A a点和b点的磁感应强度方向相同Ba点和b点的磁感应强度大小之比为81Cc点和b点的磁感应强度方向相同Dc点和b点的磁感应强度大小之比为51【解析】根据题意可知，磁感应强度B，其中k为比例系数，I是电流，r是距离导线的长度利用安培定则和磁感线的特点以及磁感应强度的叠加原理可知a点的磁感应强度大小为Ba，方向向下，b点的磁感应强度大小为Bb，方向向下，a点和b点的磁感应强度大小之比为161，选项A正确，B错误；c点磁感应强度方向向上，b点磁感应强度方向向下，c点和b点磁感应强度方向相反，选项C错误；c点的磁感应强度大小为Bc，所以c点和b点的磁感应强度大小之比为
4、51，选项D正确【答案】AD【变式探究】 (多选)如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称导线通有大小相等、方向相反的电流I.已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度Bk，式中k是常数，I是导线中的电流，r为点到导线的距离一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点关于上述过程，下列说法正确的是()A小球先做加速运动后做减速运动B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先增大后减小D小球对桌面的压力一直在增大【答案】BC【命题热点突破二】磁场对电流的作用例2.(多选)如图所示，质量为m、长为L的
5、直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，则磁感应强度方向和大小可能为()Az正向，tan By正向，Cz负向，tan D沿悬线向上，sin 【答案】BC【变式探究】 (多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向则金属棒()A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功【答案】A
6、BC【感悟提升】解决安培力问题的一般思路1.正确地对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直.2.画出辅助图(如导轨、斜面等)，并标明辅助方向(磁感应强度B、电流I的方向).3.将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图.)【命题热点突破三】带电粒子在匀强磁场中的运动例3.如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间
7、的夹角为60，则粒子的速率为(不计重力)()A. B. C. D.【解析】根据对称性，带电粒子射入圆形磁场区域时速度方向与半径的夹角总是与带电粒子射出磁场时其速度方向与半径的夹角相等，画出带电粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，由几何关系可得带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为rR，再由qvBm，得r，解得v，故选项B正确【答案】B【变式探究】一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带等量负电荷质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场
8、中粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求： (1)M、N间电场强度E的大小；(2)圆筒的半径R；(3)保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移d，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n.【解析】(1)设两板间的电压为U，由动能定理得qUmv2由匀强电场中电势差与电场强度的关系得UEd联立式可得E.(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为O，圆半径为r.设第一次碰撞点为A，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S孔射出，因此，SA弧所对的圆心角AOS等于.由几何
9、关系得rRtan 【答案】(1)(2)(3)3【命题热点突破四】带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题例4、(多选)如图所示，有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，其边界为一边长为L的正三角形(边界上有磁场)，A、B、C为三角形的三个顶点今有一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)，以速度v从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场，然后从BC边上某点Q射出则()APBLBPBLCQBL DQBL解析：选AD.由Bqv，可知RL，则从P点射入的粒子轨迹最长时与AC边相切，此时PB，而当粒子在其中经历圆弧，从BC边上射出时，QB最大为L，故A、D正确【变式探究】如
10、图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场A板带正电荷，B板带等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B1.平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O，OO是平行于两金属板的中心线挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B2.CD为磁场B2边界上的一绝缘板，它与M板的夹角45，OCa，现有大量质量均为m，含有各种不同电荷量、不同速度的带电粒子(不计重力)，自O点沿OO方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO方向运动，并进入匀强磁场B2中，求：(1)进入匀强磁场B2的带电粒子的速度；(2)能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值；(3)绝缘板CD上被带
11、电粒子击中区域的长度电荷量最大值q(1).答案：(1)(2)(3)2a【易错提醒】解决带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题极易从以下几点失分：审题过程出现多层思维障碍，不能把粒子的运动和磁场的分布相结合分析问题；对定圆心、求半径、找转角、画轨迹、求时间的方法不熟练；找不出临界点，挖掘不出临界条件；数学功底薄弱，求不出临界极值.可从以下几点进行防范：正确判定洛伦兹力方向，确定轨迹的弯曲方向；熟练掌握圆心、半径、轨迹、转角、时间的求解或确定方法；灵活运用物理方程、几何知识找出等量关系，求出临界极值.)【高考真题解读】1(2015新课标全国卷)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行一速度方
12、向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A轨道半径减小，角速度增大B轨道半径减小，角速度减小C轨道半径增大，角速度增大D轨道半径增大，角速度减小解析：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，得qvBm，解得轨道半径r.带电粒子由较强磁场区域进入到较弱磁场区域，磁感应强度B减小，由r可知，轨道半径r增大由于洛伦兹力不做功，带电粒子速度不变，由角速度公式v/r，可知角速度减小，选项D正确，选项A、B、C错误答案：D2(2015四川卷) 如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，
13、平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L9.1 cm，中点O与S间的距离d4.55 cm，MN与SO直线的夹角为，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2.0104T.电子质量m9.11031 kg，电荷量e1.61019C，不计电子重力电子源发射速度v1.6106 m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则()A90时，l9.1 cmB60时，l9.1 cmC45时，l4.55 cmD30时，l4.55 cm答案：AD3(2015新课标全国,18，6分) (多选)指南针是我国古代四大发明之一关于指南针，下列说法正确的是()A指南针可以仅具有一个
14、磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向会受到附近铁块的干扰D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转答案BC4(2015海南单科，1，3分)如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A向上 B向下 C向左 D向右解析条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确答案A5. (2015江苏单科，4，3分)如图所示，用天平测
15、量匀强磁场的磁感应强度下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()解析由题意知，处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长，根据FBIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由图知选项A中导体的有效长度最大，所以A正确答案A6(2015新课标全国，14，6分)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A轨道半径减小，角速度增大B轨道半径减小，角速度减小C轨道半径增大，角速度增大
16、D轨道半径增大，角速度减小答案D7(2015新课标全国,19，6分) (多选)有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的k倍两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动与中运动的电子相比，中的电子()A运动轨迹的半径是中的k倍B加速度的大小是中的k倍C做圆周运动的周期是中的k倍D做圆周运动的角速度与中的相等解析设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，设B2B，B1kB则由牛顿第二定律得：qvBT由得：R，T所以k，k根据a，可知，所以选项A、C正确，选项B、D错误答案AC8(2015广东理综，16，4分)在同一匀强磁场中，粒子(He)和质子(H)做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则粒子和质
17、子()A运动半径之比是21B运动周期之比是21C运动速度大小之比是41D受到的洛伦兹力之比是21答案B9(2015四川理综，7，6分) (多选)如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L9.1 cm，中点O与S间的距离d4.55 cm，MN与SO直线的夹角为，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B2.0104 T.电子质量m9.11031 kg,电量e1.61019 C，不计电子重力电子源发射速度v1.6106 m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则()A90时，l9.1 cm B60时，l
18、9.1 cmC45时，l4.55 cm D30时，l4.55 cm答案AD10(2015新课标全国，24，12分)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm,重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量解析金属棒通电后，闭合回路电流I6 A导体棒受到
19、的安培力大小为FBIL0.06 N由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知：开关闭合前：2kxmg开关闭合后：2k(xx)mgF代入数值解得m0.01 kg答案0.01 kg11. (2015重庆理综，7,15分)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受安培
20、力的大小和方向；(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv12(2015浙江理综，24，20分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取g10 m/s2)图1图2(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10 ，不接外电流，两臂平衡如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m.当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.答案(1)25匝(2)0.1 T/s